鍋爐冷凝水回收分析

張玉康

摘 要： 目前，冷凝水資源雖多，但還是有大量的冷凝水被直接排放，不僅造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)，而且還污染環(huán)境。究其原因，主要是鍋爐冷凝水在應(yīng)用的過程中因?yàn)樗写嬖诘难鯕夂投趸级斐闪搜醺g和酸性腐蝕而使鍋爐冷凝水中的鐵含量超標(biāo)，導(dǎo)致鍋爐結(jié)生鐵垢，嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。因此，如何解決鍋爐冷凝水回收系統(tǒng)中鐵含量超標(biāo)的問題，使之達(dá)到最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益，是一個(gè)值得研究的問題。

關(guān)鍵詞： 鍋爐；冷凝水；回收；節(jié)能效果

國家的現(xiàn)代化發(fā)展程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)一般涉及該國的能源構(gòu)成以及能源的使用率、能源的人均占有量。能源是現(xiàn)代文明的物質(zhì)基礎(chǔ)，決定了一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)力，因此我們?nèi)祟愔挥袑?duì)能源進(jìn)行高效的利用才能實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。但是隨著社會(huì)的發(fā)展和工業(yè)的進(jìn)步，能源危機(jī)已成為全世界亟待解決的大問題。能源生產(chǎn)和能源消耗而引起的嚴(yán)重的環(huán)境問題大大制約經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。實(shí)際上，我國的能源儲(chǔ)量有限，一些重要的資源人均占有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，而且我國單位產(chǎn)出的能源消耗量明顯高于世界平均水平。鑒于我國的資源緊缺性，提高資源的利用效率，減少能源浪費(fèi)，是堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

此外，我國的水資源短缺，質(zhì)量不斷下降，水資源持續(xù)惡化，再加上水資有效利用率低，更加要求節(jié)約用水和科學(xué)用水以實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。據(jù)有關(guān)調(diào)查研究表明，如果不改變目前的能源、水資源的消耗結(jié)構(gòu)和速度，世界上的全部能源和水資源將消耗殆盡。

能量系統(tǒng)的三個(gè)重要環(huán)節(jié)包括能量的轉(zhuǎn)換與輸送、能量的利用以及能量的回收，這三個(gè)環(huán)節(jié)是密切聯(lián)系互相影響的。其中，能量的利用與鍋爐的工藝過程有關(guān)，決定了整個(gè)過程所需能量的情況，是最重要的環(huán)節(jié)：能量的輸送與轉(zhuǎn)換是把原始的能量形式（例如燃料）轉(zhuǎn)換成工藝上可以使用的能量（例如蒸汽）后輸送到所需之處，也是相當(dāng)重要的；能量的回收環(huán)節(jié)隨著近幾年能源的緊缺加劇變得越來越重要，主要是考慮能源的高效利用、節(jié)能和環(huán)保等方面的因素。

我國的能源利用率只有32%，美國則為51%，日本為57%，而我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展成本是發(fā)達(dá)國家的1.5倍，這種狀況如不改變，將會(huì)嚴(yán)重影響我國經(jīng)濟(jì)增長。因此，我國在合理使用和節(jié)約能源，提高能源的綜合利用率方面，應(yīng)進(jìn)一步加大工作力度。

一、鍋爐冷凝水回收的意義

蒸汽是工業(yè)能源的主要載體，蒸汽冷凝水的回收對(duì)蒸汽系統(tǒng)而言簡單易行，效果顯著，對(duì)提高能源的利用、緩解能源緊缺的問題具有很大的影響。目前國內(nèi)大約擁有工業(yè)鍋爐100萬臺(tái)，蒸汽鍋爐占有了相當(dāng)大的一部分比例，同時(shí)工業(yè)蒸汽鍋爐是我國的耗能耗水的大戶。

一般，非混合式加熱的鍋爐冷凝水一般都可以進(jìn)行回收利用。冷凝水回收系統(tǒng)主要包括冷凝水管線、疏水泵、凝結(jié)水箱、防氣蝕的凝水泵或凝結(jié)水回收器等，其投資的費(fèi)用隨冷凝水管路的長短、管材材料、凝氣疏水點(diǎn)是否集中、選用泵的類型等因素的不同而相差較大。根據(jù)對(duì)多種鍋爐的測算，蒸汽量?。ㄕ舭l(fā)量≤O.5t/h的燃煤鍋爐或蒸發(fā)量

1.節(jié)能效果

冷凝水回收是蒸汽熱力系統(tǒng)循環(huán)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，從系統(tǒng)節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)，冷凝水回收利用的好壞直接影響蒸汽熱力系統(tǒng)總的能源利用效率。這主要體現(xiàn)在以下幾方面：

①工藝平衡：對(duì)冷凝水回收系統(tǒng)進(jìn)行完善設(shè)計(jì)，可以彌補(bǔ)疏水閥選型不當(dāng)而造成的熱能損失，減少用汽設(shè)備蒸汽泄漏（降低3%左右），減少高溫飽和水的閃蒸損失（約5—10%）。

②熱能價(jià)值：冷凝水所具有的熱能大約為蒸汽熱能（焓值）的20%左右，與不回收冷凝水的系統(tǒng)相比，冷凝水回收改造的節(jié)能潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱力系統(tǒng)中的其它環(huán)節(jié)。

③熱平衡：冷凝水回用到鍋爐汽包可以節(jié)省鍋爐燃料，一般來說，給水的溫度提高6"C，燃料就會(huì)節(jié)省近1%；回收的冷凝水余熱可以用來熱力除氧，使熱力除氧器所需要新增加的蒸汽量大大降低，相應(yīng)的就可以熱使品味高的蒸汽消耗減少；冷凝水回收有利于鍋爐排污量減少，降低排污熱損失，提高鍋爐熱效率。

④水平衡：冷凝水作為鍋爐給水進(jìn)行回用可減少軟化水處理量，大大降低軟化水處理費(fèi)用。

2.技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

①項(xiàng)目投資

冷凝水回收新建項(xiàng)目投資主要包括回收管網(wǎng)、回收泵站、自動(dòng)控制、土建安裝費(fèi)用等。冷凝水回收改造項(xiàng)目投資n33由用汽設(shè)備疏水閥選型、回收管網(wǎng)改造、回收泵站改造、自控系統(tǒng)和部分土建改造等費(fèi)用組成。項(xiàng)目投資總額是由企業(yè)廠區(qū)半徑、用汽設(shè)備數(shù)量、回收管網(wǎng)管徑及數(shù)量、冷凝水壓力等級(jí)及流量、冷凝水利用方式及控制方式等決定的。

②投資回收期

冷凝水的價(jià)值直接體現(xiàn)為熱能價(jià)值、冷凝水純凈品質(zhì)價(jià)值和減少排污價(jià)值三部分。項(xiàng)目投資雖然因新建項(xiàng)目和改造項(xiàng)目而有所不同，但是冷凝水價(jià)值也由于采用動(dòng)力設(shè)備的不同，蒸汽成本也不一樣，以至冷凝水價(jià)值也不一樣。以動(dòng)力設(shè)備作為燃煤鍋爐為例（燃油和天然氣蒸汽成本更高），蒸汽成本一般為60-90元/噸不等，當(dāng)設(shè)備連續(xù)運(yùn)行時(shí)，每年節(jié)約冷凝水價(jià)值10萬元左右；當(dāng)設(shè)備間斷運(yùn)行時(shí)，每年節(jié)約冷凝水價(jià)值5萬元左右n制。運(yùn)行費(fèi)用由于冷凝水回收方案因具體情況差別很大，但是冷凝水回收所需的動(dòng)力消耗與其回收的熱能和軟化水的價(jià)值相比要小得多。對(duì)冷凝水直接作鍋爐汽包給水的回收系統(tǒng)，回收裝置運(yùn)行電費(fèi)可部分抵消鍋爐原給水泵運(yùn)行電費(fèi)。對(duì)冷凝水作除氧器給水的回收系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用為回收裝置的冷凝水泵電費(fèi)。對(duì)冷凝水作采暖或其它利用方式時(shí)，根據(jù)具體應(yīng)用作具體的熱能分析。

3.環(huán)境和社會(huì)效益

通過冷凝水節(jié)能技術(shù)改造，不僅能帶來良好的節(jié)能效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還可以產(chǎn)生良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

①減少煙塵及有害氣體排放量

對(duì)燃煤鍋爐而言，冷凝水余熱的回收會(huì)減少供熱量，意味著燃煤量減少，煙塵排放量也會(huì)隨之減少，這樣排放至大氣中的C02、S02等有害氣體量會(huì)相應(yīng)減少。

②減少環(huán)境熱污染

從用汽設(shè)備將冷凝水直接排入大氣時(shí)會(huì)因?yàn)閴毫Φ耐蝗唤档投写罅康亩伍W蒸汽產(chǎn)生。高溫冷凝水突然從用汽設(shè)備中噴出，其中夾帶的閃蒸汽極易燙傷現(xiàn)場的操作工，造成安全事故。在夏季，冷凝水會(huì)散發(fā)出大量的熱而導(dǎo)致局部環(huán)境溫度過高；在北方，由于冬季環(huán)境溫度較低而容易形成霧幕，影響行人視線，造成一定的交通事故。

③提高我國能源利用整體水平

蒸汽熱力系統(tǒng)普遍應(yīng)用于各種行業(yè)，整體應(yīng)用量非常大；同時(shí)因?yàn)榫唧w生產(chǎn)條件和回收條件的限制使得冷凝水的回收率普遍偏低。因此通過實(shí)施冷凝水回收節(jié)能改造可以大幅度提高能源效率，對(duì)減輕我國能源需求壓力和環(huán)境壓力都非常重要。

二、鍋爐冷凝水回收的原則

如上所述，對(duì)冷凝水進(jìn)行很好的回收利用將收到顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在對(duì)冷凝水回收的過程中應(yīng)該遵循以下幾項(xiàng)原則制：

（1）一般的，鍋爐冷凝水的回收率不得小于60%。

（2）在滿足工藝要求的情況下，采用蒸汽間接加熱的方式對(duì)可以回收利用的冷凝水，以提高冷凝水的回收量，實(shí)現(xiàn)能源的最大化利用。

（3）一些被污染的鍋爐冷凝水仍有回收的價(jià)值，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備及相應(yīng)的凈化裝置進(jìn)行監(jiān)測和凈化回收。